煤是怎样形成的

人类发现和使用煤炭至少有2000年的历史了，但长期不知煤是如何形成的，直到最近200～300年才最终确认煤的出身:煤是由植物生成的。

人们在开发煤矿时曾发现:煤石上有树皮、树根、树叶的痕迹，甚至在煤层里发现过外形保存良好的树干化石，这都说明煤与树木关系密切。

显微镜的发明使人们可以观察到煤的组织结构。把煤石磨成厚度只有百分之几毫米的透明煤片，放在显微镜下观察，你会看到一幅由黑、黄、淡红、红褐、浅褐等颜色组成的图案，这些图案与我们用显微镜观察植物切片时看到的图案十分相似。黄色或淡红色的透明体，是古代植物的孢子或花粉的遗骸;黄色或淡红色，又长又细，具有锯齿状边缘的部分，是古代植物的叶、嫩芽等角质层的变体;而那些黑色不透明、红褐色透明或浅褐色半透明的部分，是植物的茎、根等组织的木质素和纤维素。

对煤做化学成分分析，我们发现:煤的主要成分是碳、氢、氧、氮、硫以及水分和灰分。其中碳氢是两种可燃元素。把煤和木材进行化学元素分析对比:

100千克木材里，含碳元素50千克，氢元素6．5千克，氧元素和氮元素共计43．5千克;

100千克泥炭里，含碳元素59千克，氢元素6千克，氧元素和氮元素共计35千克;

100千克褐煤里，含碳元素70千克，氢元素5．5千克，氧元素和氮元素共计24．5千克。

化学元素对比表明，煤的元素组成与木材、泥炭十分相似，只不过煤含碳元素更多一些。显微镜的观察和元素分析对比都证实:煤确实是由植物形成的。

植物变成煤的过程中，主要经历了两个阶段:植物的遗体变成泥炭——泥炭化阶段;泥炭变成褐煤——岩化阶段。在这个过程中，大自然造山运动起到非常重要的作用。

在远古时代，地球表面潮湿多雨，森林茂盛，树木一批批生长，又一批批死亡。死亡的植物遗体在沼泽里越聚越多，构成了大自然造煤的原材料。

大自然造煤运动是从微生物“进攻”植物遗体开始的。自然界到处充满微生物，一类是要有氧气才能生长，叫“喜氧菌”;另一类没有氧气也能生存，甚至活得更好，叫“厌氧菌”。植物死亡后倒在沼泽里，“喜氧菌”开始工作，他们的工作结果是使植物遗体分解和腐烂。如果植物遗体始终暴露在空气中，就会被“喜氧菌”统统“吃光”。如果遇到大自然造山运动，地表发生变化，植物遗体沉入水中，“喜氧菌”被“淹死了”，而水中的“厌氧菌”开始发威，不断“吞噬”遗体中的养分，“厌氧菌”有“偏食”的习惯，结果是植物遗体中的氢、氧、氮等元素的含量逐渐减少，碳元素含量相对增加。经过千百万年的变化，植物遗体最终变成一种黑褐色或褐色的淤泥状物质泥炭。泥炭是煤的前身，干的泥炭是黄褐色，疏松多孔，像一团团结在一起的草团，比水还要轻三分之一。泥炭可以用做燃料、化肥和化工原料，全世界的储存量估计在2000亿吨。

松软的泥炭变成坚硬的煤经过了一个“岩化阶段”。由于地球的造山运动，地壳在不断运动，当沼泽地带逐渐下沉，泥炭也随之被埋在地下，上面被泥沙层压住。越到地下深处，压力越大，温度越高，此时各种微生物终止了活动。泥炭在高温高压作用之下，体积被逐渐压缩到只有原来的1/5～1/10，同时放出大量的水分和其他成分，碳的含量增加到60%以上，泥炭终于变成了坚硬的褐煤。由泥炭变成煤的过程叫做“岩化”，这是个非常复杂的过程，少说也得进行几百万年。

褐煤性格十分活跃，很容易用火点着，燃烧时冒出浓浓的黑烟，但火力不强。在高温高压的持续作用下，褐煤里的水分和其他物质被进一步“压迫”出来，碳元素含量又增加到80%以上，人们称其为烟煤。

烟煤燃烧起来火很旺，冒浓烟，火苗呈黄红色。地球上绝大多数的煤是烟煤，有人估计地下贮藏量有8万亿吨。

烟煤继续失去水分和其他物质，最后就变成了无烟煤，无烟煤也是最古老的煤。无烟煤最不容易点燃，但燃烧时火力很强，冒烟很少，火苗呈蓝色，燃烧后留下的灰烬也很少，是一种很好的燃料。

煤的形成示意图

煤的生成历史悠久漫长，最古老的煤生成于距今6亿年前的远古时代，叫做“石煤”。石煤含碳量最高，但灰分多，不易点燃，可一旦燃烧起来火力很强。石煤数量不多，地球上的煤大部分生成于以下三个时期:

古生代的石炭纪、二叠纪时期(距今2．25亿至3．50亿年前)是著名的造煤期，主要造煤植物是孢子植物。整个欧洲、北非、北美洲北部以及亚洲西部的煤都是在这时期生成的，其中包括我国辽宁的本溪，河北的开滦，山西的太原、大同，河南的平顶山、焦作，山东的淄博，安徽的淮南及贵州的西部煤田。

中生代的侏罗纪时期(距今1．35亿至1．80亿年前)，主要造煤植物是裸子植物。我国在侏罗纪时期生成的煤田最多，如特大型的鄂尔多斯煤田、准噶尔煤田、吐鲁番哈密煤田，辽宁的阜新，吉林的辽源，黑龙江的鹤岗、鸡西、双鸭山，北京的门头沟，江西的萍乡煤田。

新生代的第三纪时期(距今500万至6500万年前)是地球历史上的最主要的造煤期，主要造煤植物是被子植物。这个时期生成的煤大多数分布在太平洋沿岸。我国辽宁的抚顺，云南的小龙潭以及台湾省的许多煤田都是第三纪煤田。